автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Обоснование параметров и создание режуще-отрывных рабочих органов машин для добычи кристаллосодержащих руд

РГ6 од

Государственный комитет Российской Федерации ■ 1 ОНТ п0 высшему образованию

Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт

На правах рукописи КЛИМОВ Юрий Иванович

УДК 622.232.001.12 : 548

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И СОЗДАНИЕ РЕЖУЩЕ-ОТРЫВНЫХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ МАШИН ДЛЯ ДОБЫЧИ КРИСТАЛЛОСОДЕРЖАЩИХ РУД

Специальность 05.05.06 — «Горные машины»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1993

Работа выполнена в Карагандинском ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте.

Официальные оппоненты: докт. техн. наук, проф. ГЕТОПАНОВ В. Н., докт. техн. наук, проф. ГЛАТМАН Л. Б., докт. техн. наук, проф. ПИВЕНЬ Г. Г.

Ведущее предприятие — Государственный научно-производственный центр «Гипроугольгор.маш».

Защита диссертации состоится . 1993 г.

в /Ь. час. на заседании специализированного совета Д.053.12.04 при Московском ордена Трудового Красного Знамени горном институте по адресу: 117049, ГСП, Москва, В-49, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан «» С-б'/г (рЯ.Ь Р./) . 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета,

проф. ДЬЯКОВ В. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одной из наиболее ценных разновидностей полезных ископаемых является кристаллосырье, находящее применение в промышленности н в ювелирном деле исключительно в виде монокристаллов. Наиболее ценными из них являются рубины, изумруды, алмазы, синие сапфиры и др. В настоящее время спрос на готовую продукцию из добываемого кристаллосырья превышает объем его добычи, поэтому цены па международном и внутреннем рынке ежегодно растут. При этом ценность добываемого кристаллосырья существенно зависит от крупности кристаллов и степени их сохранности.

В связи с этим проблема сохранности добываемого кристаллосырья приобретает важное народнохозяйственное значение и особенно на месторождениях с крепкими вмещающими породами и пропластками, дробление которых при существующей технологии добычи осуществляется взрывными работами, в результате чего потери при технологических операциях достигают 60% от объема исходного сырья.

К таким месторождениям относится уникальное месторождение изумрудов, расположенное на Среднем Урале и разрабатываемое Малышевскнм рудоуправлением. В условиях месторождения кристаллы изумрудов приурочены к крутопадающим слюдитовым жилам, встречающимся группами от 2... 10 до 40 шт. мощностью от нескольких сантиметров в отдельной жиле, до общей мощности группы жил, равной 15 м. Коэффициент крепости вмещающих пород по шкале проф. М. М. Протодьяконова изменяется от 3 до И. Месторождение изумрудов разрабатывается системой горизонтальных слоев с заполнением выработанного пространства твердеющей закладкой. Порядок отработки очистных слоев — сверху вниз.

Годовой объем добычи изумрудного сырья составляет около 700 кг, что с учетом удельного выхода кристаллосырья, равного 0,78 г/т, требует выемки руды в объеме около 900 тыс. т в год. Причем добыча из мощных участков составляет 15...20% от общего объема добычи кристаллоноспых РУД-

Сохранность кристаллосырья удалось повысить за счс применения на руднике предприятия спецтсхнологни добыч; заключающейся в производстве взрыва в забое под защите экранирующих щелей пизкобризантными ВВ и последующе ручной разборке (до 30% от общего объема). Однако г.г, этом происходит увеличение трудоемкости добычи руды снижение производительности труда забойного рабочего i 1,2 м3/см.

Кардинального снижения потерь и повышения качестг кристаллосырья при добыче с одновременным увеличение производительности и безопасности труда можно достичь i: пути комплексной механизации забойных процессов. Hai более перспективным направлением для создания выемочне машины для этих целен является использование прнпцш кругшокускового разрушения забоя комбинированными р жуще-отрывнымп рабочими органами с применением алма них дисков и гидравлических импульсных отрывннков, обе почивающих эффективное разрушение неоднородного забоя широким диапазоном крепости руд и вмещающих пород..

Поэтому обоснование параметров и создание машин с р бочпмн органами режуще-отрывного действия является а туальнон научной проблемой, решение которой имеет важ;н народнохозяйственное значение, так как позволяет попысп сохранность н качество кристаллосырья при добыче.

Цель работы. Обоснование параметров п создание реле ще-отрывкых рабочих органов машпп для добычи кристалл содержащих РУД из неоднородных массивов с обеспечен!!', высокой степени сохранности п качества кристаллов.

Идея работы. Выбор параметров машин с комбнппрова нымп режущеотрывпыми рабочими органами осуществляет! с использованием средневзвешенных по дуге контакта реж щего диска физико-механических свойств неоднородного ма сива па основе имитационного моделирования и онтнмпзащ с помощью ЭВМ.

Основные научные положения, выносимые на защиту: повышение сохранности п качества кристаллов при их д биче при наличии в забое крепких вмещающих пород и вкл! чеппп обеспечивается применением комбинированного снос ба разрушения с использованием алмазных дисков и гидра лпчеекпх импульсных отрывннков, причем степень сохрани eut кристаллов зависит от соотношения между толщина:! с деляемого отрывпнком породного целика и шириной нр"р заемой диском щели;

закономерности процессов разрушения горных пород а мазпыми режущими дисками и гидравлическими отрывник мп устанавливаются соответственно на основе процесса cor купного взаимодействия с массивом фактически участку щпх в резании алмазных зерен н процесса взанмодейств

рабочего элемента гндроотрышшка с породным целиком с учетом их взаимной деформации, зависящей от жесткости системы отрывник — породный целик и схемы установки рабочего органа на выемочной машине;

влияние внешней среды па конструктивные, режимные и силовые параметры алмазного режущего диска и гидравлического. отрывника при разрушении неоднородного массива учитывается средневзвешенными но дуге контакта диска показателями физико-механических свойств руд, вмещающих пород и включений, являющимися случайными величинами, законы распределения которых зависят от структуры забоя;

объект исследования представляется в виде системы забой— выемочная машина, процессы функционирования отдельных механизмов которой формализуются универсальными математическими моделями, представляющими собой кусочно-линейные агрегаты, взаимодействие которых между собой и внешней средой определяется схемой их сопряжения в системе, а процесс функционирования системы во времени и в пространстве исследуется с использованием имитационной модели на ЭВМ;

определение оптимальных значении параметров производится на основе имитационной модели системы путем выполнения машинных экспериментов па ЭВМ с использованием в качестве обобщенного критерия оптимизации удельных приведенных затрат, прямо п косвенно связанных с оптимизируемыми параметрами и показателями функционирования системы.

Обоснованность и достоверность научных положении, выводов н результатов подтверждаемся сочетанием теоретических п экспериментальных машинных, лабораторных, стендовых и производственных исследований, выполненных с использованием модельных установок, имитационной модели системы, экспериментальных и опытного образцов выемочной машины с комбинированным режуще-отрывным рабочим органом в условиях научно-исследовательской лаборатории Карагандинского политехнического института и рудника Малы-шевского рудоуправления при достаточном количестве опытов и измерений с помощью современной измерительной и регистрирующей аппаратуры; применением методов прикладного математического анализа, математическом статистики, имитационного моделирования и оптимизации с помощью ЭВМ; адекватностью разработанных математических моделей н физических объектов, что подтверждено достаточной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследовании.

Научная новизна. Разработаны математическая модель и алгоритм для определения средневзвешенных фнзикс-механи-ческнх характеристик неоднородного забоя с учетом конст-

руктивных особенностей комбинированного режуще-отрывн го рабочего органа.

Установлены закономерности процесса разрушения го пых пород алмазным режущим диском н найдены основнь зависимости между его конструктивными, режимными, сил выми и энергетическими параметрами.

Разработана математическая модель взаимодейств! рабочего элемента импульсного гидроотрывника с породны целиком, учитывающая их взаимную деформацию, для че; введено понятие жесткости системы отрывник — породнь целик п выявлена ее зависимость от свойств разрушаемо: массива, геометрических параметров целика и отрывши и схемы установки рабочего органа на выемочной машине.

Разработана пмитационая модель объекта псследовани в которой он представлен агрегатнвной системой забои ■ выемочная машина, состоящей из отдельных агрегатов, фо малпзующих функциональные элементы выемочной машин н фиктивного агрегата, формализующего внешнюю срел взаимодействующих между собой в соответствии со схем< их сопряжения.

Выполнен с применением ЭВМ системный анализ и спит системы забой — выемочная машина с учетом случайно изменения средневзвешенных физико-механических свойс разрушаемой среды. На основе имитационной модели снст мы проведена ее параметрическая оптимизация в огранпче пом пространстве управляемых параметров с использован ем в качестве обобщенного критерия удельных приведешп затрат, наиболее полно отражающих взаимосвязь меж. входными и выходными параметрами системы.

Значение работы. Научное значение работы заключает' в установлении закономерностей процессов разрушения го пых пород резанием алмазными дисками и отделения иадш левых целиков породы гидравлическими импульсными отри нпкамп; обосновании параметров и разработке основ прое тированпя выемочных машин как сложных динамических с счем, функциональные элементы которых в процессе рабо находятся в непрерывном взаимодействии друг с друге и с внешней средой, а функционирование всей сис; мы происходит в соответствии с ее имитационной модель параметрическом синтезе системы па основе машинной опт мнзацпи с учетом заданных ограничений по обобщенно: критерию удельных приведенных затрат.

Практическое значение работы заключается в разрабог методики расчета конструктивных, режимных и силовых и раметров комбинированного режуще-отрывного рабочего с гапа; .методики определения производительности выемочп машины при выемке кристаллосодержащих руд из неодг родного массива с учетом времени работы н простоя каж;

0 функционального элемента; методики оценки зкономиче-кои эффективности применения новой технологии добычи ристаллосырья за счет повышения его сохранности и качесг-а; технических заданий, экспериментальных и опытных об-азцов проходческих комбайнов и выемочных машин с ком-инированнымн режуще-отрывными рабочими органами для гольной н горно-рудной отраслей промышленности; проб-емио-орпептировапного программного комплекса ПК «Кри-талл» для системного проектирования выемочных машин с омбинировапнымн режуще-отрывпымн рабочими органами.

Реализация результатов исследовании. Результаты рабо-ы в виде методик расчета параметров, производительности

экономической эффективности применения выемочных н роходческих машин с комбинированными режуще-отрывпы-1п рабочими органами использованы институтами КНИУИ, ЦШИнодземмаш, ВНИПИпромтехпология, комбинатом Ка-агандан1ахтостро1"1, Североуральским бокситовым рудником, юлотвинским солерудннком, Эстонским филиалом ИГД м А. А. Скочипского, и/о Эстонсланец и Лешшградсланец, 1авопнским горно-металлургическим комбинатом и Малы-

1 с в с к и м рудоуправлением при разработке технических зада-нй, изготовлении и промышленных испытаниях зксперимен-альных и опытных образцов проходческих н выемочпх'гор-ых машин с режуще-отрывными рабочими органами. Внед-ены выемочные машины и проходческие комбайны режуще-трывного действия и установки со шпуровыми гндроотрывпи-амп с общим экономическим эффектом 927 тыс. руб., из них а долю соискателя приходится 232 тыс. руб. Экономический ффект от внедрения выемочной машины «Кристалл» соста-ляет 105,4 тыс. руб. в год (в ценах до 1991 г.).

Результаты работы использовались при чтении курсов екций, I! курсовом и дипломном проектировании, а также в чебпом пособии, изданном по тем плану Республики Казах-тан.

Отдельные узлы проходческих комбайнов и выемочных ашпп с комбинированными режуще-отрывными рабочими рганами защищены авторскими свидетельствами на нзобре-ення.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы складывались и получили одобрение па научно-технических онференциях Карагандинского политехнического института о итогам выполнения НИР (Караганда, 1978—1992), па 1еждународных научно-технических конференциях по прнме-енпю" алмазов в промышленности (Киев, 1971, 1974), на сесоюзных н Республиканских научно-технических конфе-енцнях по совершенствованию, созданию и внедрению зедств механизации для очистных и подготовительных работ Караганда, 1972, 1976, 1984, 1985, 1990; Москва, 1974,

1978; Алма-Ата, 1979, 1990), па Всесоюзной научной конференции по инерциально-импульсным механизмам, приводам н устройствам (Челябинск, 1977), на Всесоюзной научно-производственной конференции по бесцепным системам подачи очистных комбайнов (Тула, 1980), на Республиканских научно-технических конференциях по вопросам совершенствования добычи и переработки горючих сланцев (Кохтла-Ярве, 1982, 1984, 1986), на Международной конференции по динамике горных машин «Динамаш-89» (Глнвнце, Польша, 1989), на Международной межвузовской научно-практической конференции по надежности и качеству горных ыашнн н оборудования (Москва, 1991).

Модели проходческого комбайна и выемочных машин с комбинированными режуще-отрывными рабочими органами демонстрировались в 1909, 1979 и 1985 гг. на ВДНХ СССР, на Международной выставке «Алмаз-75» (Москва), на Всесоюзной выставке ПТТМ (Москва, 1983) и удостоены наград.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 46 статей, получено 31 авторское свидетельство на изобретения, издано по республиканскому плану Республики Казахстан учебное пособие по системному проектированию комбинированных исполнительных органов горных машин, опубликована монография (в соавторстве).

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и заключения, изложенных па 371 странице машинописного текста, включает 84 рисунка, 10 таблиц, библиографию из 212 наименовании и приложение.

Автор выражает глубокую признательность соавторам и коллективу кафедры горных машин н оборудования Кар-ПТИ, где выполнялась работа, за содействие в ее выполнении и обсуждении результатов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Состояние изученности вопроса и задачи исследования

Анализ применяемых в настоящее время способов п средств механизации добычи крпсталлосырья из мощных участков сложного рудного тела показал, что повышения сохранности и качества крпсталлосырья при добыче при одновременном снижении ее трудоемкости можно добиться только на пути комплексной механизации и автоматизации забойных технологических процессов. В основу решения данной проблемы может быть положен богатый опыт отечественного и зарубежного горного, в частности, угольного машиностроения.

В развитие теории и практики создания и совершенство-анпя современных отечественных горных машин внесли ольшоп вклад Я. И. Лльшнц, Л. И. Барон, А. И. Берон, !. А. Бреннер, Б. А. Верклов, В. И. Гетонапов, Л. Б. Глат-[ан, В. Ф. Горбунов, В. Г. Гуляев, А. В. Докукин, Д. Н. Ешут-ип, Л. И. Кантовпч, Ы. Г. Картавый, А. Ф. Кишит, I. И. Коршунов, 10. Д. Красников, А. Г. Лазуткин, II. А. Ма-евич, Д. И. Малиованов, Г. Г. Пивепь, Гг. 3. Позин, В. М. Раек, М. С. Сафохпи, В. И. Солод, Г. И. Солод, Л. С. Ушаков, 5. II. Корин, Г. И. Ягодкнн, В. Г. Яцкнх и другие ученые.

Наиболее перспективным направлением для создания ви-мочных машин для добычи кристаллосырья при наличии в абое крепких вмещающих пород и включений является нс-ользование принципа крупнокускового разрушения комбинн-ованными режуще-отрывными рабочими органами, включающими алмазные режущие диски и гпдроотрывникп. В этой вязи представляют интерес работы В. А. Александрова, 5. II. Бакуля, К. С. Вердапяна, В. В. Василевского, К. И. За-арова, С. П. Игнатова, Г. Г. Карюка, М. В. Касьяна,

И. Русакова, Л. В. Стихова, Е. К. Субботина, 10. И. Сы-ева, II. А. Тер-Азарьева, 10. А. Черканиша и др. в области азработки п применения алмазного породоразрушающего нструмепта, а также работы В. Ф. Атаманова, П. И. Болды-ева, В. И. Заикова, А. Д. Игнатьева, Е. И. Ильп.щкоа, I. Д. Лазаревича, Л. Д. Маркмаиа, К. Д1. Первова, И. П. Пе-ухова, Б. И. Полещука, Г. П. Половнева, А. Д. Салтапова. I. П. Сорокина, В. Д. Яре.мы, В. А. Яшенко и др. з области сследованпя и разработки гпдроотрывпых рабочих органов ля разрушения горных пород.

Пренумуществом комбинированных нсиолиптельных орга-ов, оснащенных гндроотрывнпкамн, является то, что обла-ая малыми удельными энергозатратами разрушения, они не оздаюг в массиве ударных волн, отрицательно сказываю-1,нхся па сохранности кристаллов, и позволяют в широких ределах регулировать крупность отделяемой от массива ру-ы и с учетом ширины прорезаемой диском щели с высокой очностыо прогнозировать степень сохранности крнсталло-ырья при добыче.

Создание выемочных машин с комбинированными режу-1е-отрывпымн рабочими органами требует проведения теоре-ическнх и экспериментальных исследований с целью обоспо-апня параметров и разработки основ их проектирования. Си-темный характер функционирования выемочной машины, отельные составляющие механизмы которой взаимодействуют [ежду собой и внешней средой, предопределяет адекватный одход к решению задач проектирования, выбору оптнмаль-ых значений основных конструктивных н режимных пара-

метров, учету влияния неоднородности разрушаемого массива на показатели системы.

На основании анализа состояния проблемы в работе были поставлены и решены следующие задачи:

разработка с использованием концепции сложных агрега-тивных систем методологических основ построения имитационной модели реальной системы забой — выемочная машина;

исследование закономерностей функционирования алмазного режущего диска и импульсного гидравлического отрыв-ннка в процессе разрушения массива применительно к комбинированному рабочему органу с целью установления взаимосвязи между их основными конструктивными, силовыми ц режимными параметрами, а также параметрами внешней среды;

разработка математической модели и методики выбора средневзвешенных механических характеристик неоднородного забоя (внешней среды);

разработка универсальных математических моделей и алгоритмов функционирования элементов и на их основе проблемно-ориентированного программного комплекса для решения задач анализа н синтеза на единой методологической основе;,

разработка методики и проведение расчета оптимальных параметров выемочной машины с комбинированным режуще-отрывным рабочим органом;

проведение оценки эффективности нового технического решения путем производственных испытаний выемочной машины в условиях неоднородного забоя при сравнении с существующей технологией добычи кристаллосырья. Основы моделирования системы забой — выемочная машина Объект исследования — система забой — выемочная машина (ЗВМ) является динамической системой, функционирующей во времени и в пространстве. В соответствии со своим назначением она выполняет функции по разрушению массива, погрузке и доставке отбитой массы на участковый конвейер, оформлению выработки, поддержанию кровли и т. д. Все эти функции выполняются отдельными механизмами, входящими в состав выемочной машины и взаимодействующими между собой и внешней средой в процессе функционирования системы, так что она в каждый конкретный момент ее функционирования находится в одном из множества возможных состояний 2. При этом под состоянием системы понимается совокупность состояний всех ее составляющих (компонент) .

С течением времени состояние ЗВМ изменяется, причем каждое новое состояние зависит от предыдущего. Причиной изменения состояния является поступление нового входного сигнала из множества X или выдача системой очередного вы-

ходного сигнала из множества У. Кроме того, множество моментов времени I, в которые определена динамическая система, обозначается Т. Входные и выходные сигналы в системе ЗВМ связаны множеством отношений Я, характеризующим структуру системы. Уравнение функционирования ЗВМ можно в общем виде представить как УЯХ, а систему рассматривать как преобразователь входов и выходов. Оператор У? в этом случае называется оператором сопряжения и может быть задан в виде таблицы или ориентированного графа.

Декомпозиция системы ЗВМ позволила представить ее в виде семи элементов, выделенных из общей совокупности по своим функциональным признакам. При этом каждый из элементов выделенных из общей совокупности по своим функциональным признакам. При этом каждый из элементов имеет свой материальный анало.г в системе в виде механизма, ответственного за тот или иной участок работы, является вполне автономным в смысле выполнения конкретного функционального действия ФД ] , где индексы г и / обозначают соответственно порядковые номера рассматриваемых механизмов выемочной машины (компонент) н конкретного функционального действия, т. е. определенной стадии работы механизма.

Функционирование компоненты /С, в системе представляет собой последовательность ФД /, в результате выполнения которых происходит событие С.) . При этом любое ФД/у выполняется па некотором временном интервале , а для каждой /С,- вводится понятие локального времени /,.

При построении имитационной модели системы ФД; аппроксимируется некоторыми формальными действиями ФД\_/, причем степень этого упрощения определяется уровнем детализации имитационной модели. Отличие ФДу от ФД порождает ошибки имитации реальной системы. В имитационной модели ФД„ представляется парой (ФД'/у. "-¡), которая выполняется следующим образом. Вначале реализуется ФД ц при неизменном значении а затем уже отображается изменение tl на величину т,-у , инициируя появление события

СиВ исследуемой нами системе функционируют семь компонент (механизмов) /(,■ (£ = 1,7): К\ (МП) — механизм подачи; /<2 (РО) — режущий орган; /<3 (ГО) — гидроотрывник; /<4 (УП) —устройство для подрезки массива; Къ (КГ) —ковшовый грузчик; (МК) — механизм качания рабочего органа; К7 (ФП) — механизм фронтальной передвижки выемочной машины. При этом события в системе происходят как при функционировании отдельных компонент, так и одновременном функционировании нескольких компонент. Для обеспечения имитации параллельных событий реальной системы вводится некоторая глобальная переменная которая называется модельным или системным временем.

■При имитационном моделировании каждый элемент (ком понента) реальной системы формализуется с помощью унн нереальной структуры, называемой агрегатом, а сама реаль йая система — агрегатнвной системой, в ко юрой отдельны агрегаты связаны между собой каналами, по которым мгне венно и без искажения передается информация в виде вхол пых сигналов. Частным случаем агрегата является кусочнс линейный агрегат (КЛА), у которого отсутствуют управляв щие сигналы.

Класс КЛА отличает специфика множеств А', У, 1, доп) стимые формы входных и выходных сообщений ( т. е. фупь цнй х (/) и у (/), (еГ), траекторий 2 (/), / е Т, а также спс соб преобразования входного сообщения в выходное. Дннам! ка КЛА носит событийный характер, причем в КЛА могу происходить события двух видов: внутренние и внешние. Вн) тренпие заключаются в достижении траекторией 2 (I) некс торого подмножества г* ^ г состоянии; внешние — в постуг лении входного сигнала. Каждому состоянию 1 ставится в сс ответствие величина т = т (г), трактуемая как потенциал! ное время до наступления очередного внутреннего собыгш Подмножество Ъ* в данном случае для 1-й компоненты пм* ет вид:

г:(-,;- С) Г (1

где т Р1 — время до наступления внутреннего события, евг запного с/'-м функциональным действием^'-го агрегата; т,р -время до окончания простоя /-го агрегата.

Это означает, что когда одна из переменных обращаете в пуль, в КЛА происходит внутреннее событие, в результат чего выдается выходной сигнал У. При обмене входным и вь ходнымп сигналами между агрегатами в системе и внешне средой последнюю целесообразно представить в виде фш-тивного агрегата Л0.

Выходные сигналы, генерируемые агрегатами Л-спстем1 возникают вследствие внутренних процессов, происходящих агрегатах п формирующихся соответствующими математик скимн моделями. К наиболее сложным п наименее нзученпы относятся процессы разрушения горных пород резанием а; мазнымп дисками и отрывом породных целиков импульснь ми гпдроотрывпикамп от массива, составляющие суть фуш цнональпых действий агрегатов Л2 и Л3 системы ЗВЛ В связи с этим изучению закономерностей этих процессе посвящены специальные исследования.

Ш

Закономерности функционирования режущего органа

На основе механизма взаимодействия единичного алмазного зерна с разрушаемой породой получены выражения для определения величины действующих на него сил резания Fяр и подачи F и,,

/\-Р = i-Apf^^r.-A,)]'*}; (2)

/73я = еРЛ[г,(2г.,-А.)]-; (3)

где I = я/(3 Y2) — постоянный коэффициент; Рк — контактная прочность разрушаемой породы; h3—заглубление алмазного зерна; г. — радиус алмазного зерна; /тр —коэффициент трения алмаза по породе.

В силу случайного расположения алмазных зерен в объеме алмазоносного слоя нмпрегпнрованного инструмента зерна над поверхностью связки выступают неравномерно, т. е. имеет место их разновысотпость. В связи с этим число фактически участвующих в резании зерен, расположенных в отдельных линиях резания и на рабочей поверхности алмазных сегментов, а также количество линий резания и расстояние между зернами в них зависят от вероятности пересечения зерном поверхности породы, которая определена с использованием идеи задачи Бюффона.

С учетом отмеченных особенностей алмазного режущего диска, а также па основании механизма его взаимодействия с породным массивом найдены зависимости для определения силы подачи Fn\

Fn = k,k,k*PKR>icbtvnvp-\ (4)

мощности резания Np

= k,kpkr\PKRncbcv„ (5)

и удельных энергозатрат на резание П-VP

HVJl) = klkvkrV\[ \ - cos?)"1, (6)

где ltv и k „ — коэффициенты сил резания и подачи, определяемые теоретически и зависящие от угла контакта ср режущего диска с разрушаемым массивом, а также соотношения ме-, жду скоростями подачи vn и резания vp\ k, —эмпирический коэффициент, зависящий от контактной прочности породы Рк и отношения fp к vp\ R — радиус алмазного диска; лс — число рядов сегментов в диске; Ьс — ширина сегмента; //ср — средняя толщина срезаемой алмазным зерном стружки, зависящая от угла ср;

/-,|2|[//ср(2г3-//ср)Г\

На рис. 1 ,а показаны зависимости энергетических и силовых параметров резания различных горных пород алмазным диском от скорости подачи; полученные с использованием формул (4) — (6), а на рис. 1,6 даны сравнительные теоретические и экспериментальные кривые, построенные по результатам производственных испытаний. Как видно из рисунка, имеет место достаточно хорошее количественное и качественное совпадение теоретических и экспериментальных данных.

Специфика конструкции алмазного режущего диска: наличие двух рядов сегментов и скалывателя между ними, а также асимметрично расположенного относительно сечения диска потаи под рабочий элемент гидроотрывника, и многофакторность нагрузок, действующих па диск в процессе про-резання щелн в массиве, обусловливают особенность расчетной схемы при исследовании его напряженного состояния (рис. 2, а, б). г

Со стороны опорного вала па диск действуют силы подачи Г„ и крутящий момент Д/К[1. Эти силовые факторы вызывают радиальную ф, и тангенциальную Т[ нагрузки, распределенные на площади контакта режущего диска с массивом по коспнусондалыюму закону. При взаимодействии межщелевого целика породы с центральным скалывателем в месте их контакта действует сила Р, нормальная к скошенной поверхности скалывателя с составляющими Р\ и Р2, действующими соответственно в плоскости диска и нормально к пей и приложенными в точке па окружности радиусом гск. Кроме того, диск в процессе его работы нагружен объемными силами инерции.»

В результате совместного действия перечисленных силовых факторов в режущем диске формируется напряженное состояние, характеризующееся четырьмя группами нормальных о и касательных т напряжений.

Полные напряжения в диске определяются суммой четырех групп напряжений, т. е.

' он /!) - а' '/?) -Ь а'1 (/?, //) + а,'," (/?, /,) - о'У (/?, Л);

. Л) = 0;(Я) 3;'(/?, //) -г Сг](Г1, //) :г а™ (/?, Л); (7

,0Г (.V, т''г (Я, !,) г- т':1; (/?, !,) ± "V; (/?, //),

где знаки «+» и «—» соответствуют точкам, расположенные па противоположных торцевых поверхностях диска. Цикличность напряжений обусловлена вращением диска и тем, чте сила Р2, приложенная па скалывателе, действует только в момент контакта последнего с межщелевым целиком породы.

Анализ напряженного состояния диска показал, что пап более опасными являются точки, 1, 2, и Г, 2' у ступицы дне' 2

ка (рис. 2, о), а в которых возникают циклически меняющиеся наибольшие по величине напряжения. За максимальные и минимальные напряжения цикла принимаются напряжения при двух показанных на рпс. 2, в состояниях диска.

Используя известную методику расчета па усталостную прочность, с учетом средних и амплитудных значении цикла для каждой составляющей напряжений ан,аг, ,„; ~.г.т и а,.,>а; <3г.а\ 'вг.а получим выражение для определения коэффициента запаса прочности

А, = а-, [("а. - „э>2 + пс].4> (8)

где оч.„э\ °г,пъ и ~вг. „, —амплитудные значения эквивалентных циклов напряжений; к = а_1/т_1—отношение пределов выносливости стали при изгибе и кручении.

Решение (7) и (8) относительно толщины полотна диска у ступицы Л„ дает ее расчетное значение в зависимости от принятого коэффициента запаса прочности и радиуса диска, т. е. Ь ,р = Л:) =/(/:3, /?1. - При этом расчетное значение толщины диска должно удовлетворять условию Ь/ г^ /;дк, где Ьдк—конструктивная толЩнна диска, определяемая шириной прорезаемой щели и толщиной рабочего элемента отрыв-пика.

Закономерности функционирования гидроотрывного органа

При Исследовании напряженного состояния массива в окрестности породного целика и взаимодействующего с ним рабочего элемента гндроотрывника учитывалась взаимная деформация контактирующих тел, для количественной оценки которой использовалось понятие суммарной жесткости системы отрывник — породный целик. Эти исследования, а также определение усилия отрыва породного целика, жесткости контактирующих тел и выбор толщины рабочего элемента отрыв-ника из условия прочности выполнены с использованием метода конечных элементов (МКЭ).

При этом в качестве расчетных схем при определении усилия отрыва рассматривается сечение целика по плоскости симметрии (рис. 3,а), а для рабочего элемента отрывника принимается кольцевая пластина, защемленная по внутреннему контуру (рис. 3,6) и загруженная равномерно распределенной нагрузкой по серповидной поверхности контакта 5. Конечными элементами в первом случае являлись прямолинейные треугольники с узловыми точками в их вершинах, а во втором — элементы в виде секторов с восемью узловыми точками (рис. 3, а), что обеспечивало непрерывность и однозначность между элементами функции формы второго порядка.

При исследовании напряженного состояния массива для каждого треугольного элемента образуется шестнмерный вектор узловых перемещений

'V '¿„\т, (9)

где 'У •— \и„ VI|, а индекс Т означает транспонирование матрицы. Перемещения внутри элемента задаются в виде линейных функций координат, причем эти функции обеспечивают совместимость между элементами и постоянство деформации в каждом элементе, т. е. удовлетворяют критериям сходимости мкэ.

Напряжения в элементе с учетом полной деформации внутри него определяются по закону Гука, а условие равновесия всей системы имеет вид

[/(] {6} — {Р}, (10)

где матрица жесткости [/(] и вектор узловых нагрузок всей системы {Т7} для каждой узловой точки определяется суммированием по всем элементам, примыкающим к рассматриваемому узлу. Граничными условиям^ решения системы (10) являются условия отсутствия перемещений на достаточном удалении от целика.

После определения экстремальных напряжений в каждом элементе: о™* ■= 0,5 1оЛ. - оу ± |(а_,. - суУ + 4-2]!*} записывается условие прочности для наиболее напряженного элемента оэк.. = 01— М,^0,-.- где щ, о3— главные напряжения; а„ — временное сопротивление породы растяжению; к, — коэффициент, равный отношению временного сопротивления растяжению и сжатию. Из условия прочности определяется разрушающая нагрузка /■0,р- /го3в/°эк,!> где ^о — исходная нагрузка на целнк.

Основные соотношения МКЭ при исследовании напряженного состояния рабочего элемента отрывника выведены на основе теории оболочек Тимошенко. Геометрия конечных элементов (рис. 3, в) и аппроксимация полей перемещении описываются в локальной системе нормализованных криволинейных координат £ и Кинематические соотношения теории упругости записываются в глобальной системе полярных координат, с помощью которых проводится объединение элементов в один ансамбль. Связь межжду координатами имеет вид

г = ро + РЪ\ 0 =0о + Фо£. О1)

При изгибе однородных по толщине пластин прогиб IV и углы поворота уг и у ^ полностью характеризуют напряжен-но-дефор.мированное состояние пластины, т. е. вектор, перемещений имеет вид

Т,Ле}. (12)

В этом случае внутри конечных элементов перемещения задаются в виде квадратичной функции. Разрешающее уравнение для всей конструкции в матричной форме аналогично (10). Граничными условиями для решения этой системы являются условия отсутствия перемещений и углов поворота в радиальном направлении в точках внутреннего контура рабочего элемента отрывника, а также условия отсутствия углов поворота в окружном направлении в точках, лежащих па оси его симметрии. Расчет на прочность по допускаемым нагрузкам позволил определить требуемую толщину рабочего элемента отрывника

^отр = (",^э:<г)':Зг-'\ (13)

где ЖЭ1Ш — (Л1Г2 Л/,-,2 — А1ГМ,-,У'[ Мг Л/н —изгибающие моменты; /гг — коэффициент запаса по предельному состоянию а :—предел текучести стали.

Учитывая условие равновесия системы (10), находим значения жесткости породного целика

(11-)

и жесткости рабочего элемента отрывника

V* [*<т>7'р>< (1 Г))

где о,т и 3 э — перемещения целика и рабочего элемента отрывника за счет прогиба в точке их контакта.

С учетом жесткости рукоятки рабочего органа /ерук, зависящей от схемы ее установки на выемочной машине, суммарная жесткость системы отрывнпк — породный целик будет

^ сум ---- ^-пц^рэ^рук (^'пц^'рук "Ь ^рч^рук "Ь /чщ/'рэ) • (

На основе пследоваиий напряженного состояния массива и отрывника построены зависимости усилия отрыва от толщины целика для различных горных пород (рис. 4,6) и суммарной жесткости системы 5 отрывник—породный целик и ее составляющих от радиуса диска (рис. 4, а). Сравнение теоретических и экспериментальных кривых показывает достаточно хорошую их сходимость.

В процессе функционирования гпдроотрывпика присо-вершенин рабочего хода на его рабочий элемент действуют с одной стороны движущая сила /•" ,,, развиваемая генератором импульсов, а с другой — сила инерции У7,,,,; усилие отрыва Р огр ; силы гидравлического Ргси механического Рмс сопротивления и сила торможения Р тор со стороны аккумулятора возврата. Общее уравнение движения при рабочем ходе имеет вид

+ ^ + р 1Р + + ^тоР=л.. (17)

Здесь Риа пропорциональна ускорению рабочего элемента отрывника, Р,с — квадрату скорости его движения, а — величина постоянная. Что касается сил Рлв и Ртщ) , то они определяются изменением давления в аккумуляторах генератора импульсов и возврата (тормоза).

Исходя нз политропического процесса расширения и сжатия газа в аккумуляторах, кривая изменения давления в них имеет вид гиперболы. Однако для аналитического решения уравнения (17) целесообразно заменить ее кривой другого вида, например, параболой (ошибка такой замены не превышает 5%). После подстановки значений всех сил общее уравнение движения (17) примет вид

тх + + к\уы{х -х,) 4- + 5ЦТРКТ(1 —г~п)х21~г

+ 5цгРкге-" = 5ЦР„ (1 - г~") хЧ-* -

■ ¡ВДО-г-«)*/-1 ^-5ЦР„, (18)

где х, х ц х — соответственно перемещение, скорость и ускорение рабочего элемента отрывника; т — приведенная масса подвижных частей и жидкости; — длина этапа разгона; «—суммарный приведенный коэффициент гидравлическихсо--противлений; 5Ц и 5ЦТ —площади рабочей и возвратной полостей гидроцилиндра отрывника; Рн и РКТ —начальное и конечное давления в аккумуляторах генератора импульсов и возврата соответственно; е — степень сжатия газа в аккумуляторах; п — показатель политропы; I — ход рабочего элемента отрывника.

Период рабочего хода состоит из трех характерных этапов: разгона (приближения к целику); деформации породного целика; транспортирования целика и торможения рабочего элемента. Поскольку на каждом этапе число действующих сил и сами эти силы неодинаковы, то уравнения движения на этих этапах будут различны.

Уравнение (18) является нелинейным дифференциальным уравнением второго порядка. Путем соответствующей подстановки оно сводится к линейному дифференциальному уравнению первого порядка относительно новой переменной. При этом аргументом становится фазовая координата х. Введем обозначения: х (/) = Р (х); Р2 (х) = Я (*); х (0 = 0,52 (*). Тогда после подстановки обозначений в 18 получим

а^Л-Ы-схх"--й]х-\- /у, (19)

Здесь /— порядковый номер этапа рабочего хода; а = 0,5от; Ь = \\ с = (5ЦР„ - 5ЦТРКГ) (1 —е-») I = 4, = 25ЦР„ (1 - е-») /"'; £/, = 25ЦР„ (1 - е-«) /-' + к'суы,

— 5цР„ ■ Ркт^Ц1Е ">

/а — VИ "Ь ^ сумл~1 ^цт^кт5

а о

Рис.4. Жесткость системы "отрывник - породный целик" (а) и усилие отрыва (б) породного целика в зависимости от его геометрических параметров

Рис.5. Изменение фазовых координат рабочего элемента гндроотрывниха в период рабочего хода: 1,3-X и X при жесткости системы » 6 Ю8 н/и; 2, 4-Х и X при жесткости системы Лсу* ■ ш 2 10 н/м; I, П, Ш - соответственно периода разгона, деформации целика и ториожения рабочего олекента отрывниха

В результате решения уравнения (19) получим формулы

для определения скорости х и ускорения х на этапах рабочего хода отрывника

х = ( exp [¿w-1 (л-,_, -х)] [x-j., - \b-icx-j_, + fj) + + (2ас + bdj) (а - Ьхм)] й"3} + [ b-(сх- + fj) +

+ (2ас + bdj) (а - Ьх)\ Ь~>) 1,2; (20)

х = 0,5b-1 exp [ba~x — х)} - [Ь*(Ьхг^ + fj) + -г (2ас + bdj) (а - bxj_,)\ b~3} + (2bcx - 2ас -

— bdj) b~2ß. (21)

Для первого этапа — этапа разгона j = 1; .Vy_., = л'0 = 0; Xj-t = .vo = 0; для второго этапа — этапа деформации целика j = 2; Xj-, = л*,; для третьего этапа — этапа торможения / = 3; Xj-1 = л*, = х, -*- л'д Сф = .г, -f Fотр/А сум

Время движения рабочего элемента гидроотрывпнка на каждом из трех характерных этапов определяется по формуле

XJ dx

tj = J —, (22)

•V-i *

На рис. 5 показано изменение фазовых траекторий х (х) и х (х) рабочего элемента отрывника в период рабочего хода для различных значений жесткости системы отрывник — породный целик. Как видно из рисунка, период рабочего хода рабочего элемента отрывника делится на три характерных этапа. На этапе разгона (I) при приближении к породному целику скорость рабочего элемента достигает максимума, о чем свидетельствует изменение знака ускорения. При соприкосновении с целиком скорость рабочего элемента замедляется вплоть до окончания этапа деформации целика (II). После отделения целика ускорение рабочего элемента скачкообразно меняет знак и после некоторого разгона происходит торможение и остановка рабочего элемента (III). На продолжительность II и III этапов рабочего хода, а также на величину фазовых координат на этих этапах оказывает влияние суммарная жесткость системы, от которой зависит длина пути деформации целика. Аналогичным образом составлено и решено уравнение движения при обратном ходе рабочего элемента отрывника. При этом движущая сила создается давлением сжатого в процессе рабочего хода газа в аккумуляторе возврата.

2

17

С учетом особенностей привода гпдроотрывника с двумя аккумуляторами определены значения Р„ и Ркг, т. е.

р„ = [/г.,с + 5ЦРСИ] 5.Г16-'; (23)

= + (24)

где РСп —давление в сливной магистрали.

Для обеспечения устойчивой работы гидроотрывного рабочего органа в процессе отрыва надщелевого породного целика должно быть соблюдено условие Р„ < Р,,10". Допустимая величина давления зарядки аккумулятора генератора импульсов определена по формуле

Я/0" = !6ЛУ,ГС70П ¿-« + (.9ЦГРСП + /-'мс) [(е'< - 1) + 1] +

+ Л,с} V1 [' 1 — 3-») (х, + \\у 1-г

— 2(1 —£-")(.*, + Гр^")/-1 Ч- I)-1, (25)

где Ег, Iх, L — деформационные характеристики рукояти рабочего органа; и7,/10"— г3 —допустимая величина прогиба наиболее удаленной точки режущего диска за счет деформации рукояти, равная выступающей из связки части алмазного зерна, т. е. его радиусу.

Наибольшее усилие отрыва, которое может быть реализовано гидроотрывпиком, имеет место при полной остановке • рабочего элемента, т. е. при максимальном значении динамической составляющей суммарного усилия отрыва.

/\,тр шах = сх2- — с12х, -;-/„ + ь ехр I(х, — х._,)] X

X {х,2- [ЬЧсх* + /,) -+- С2ас + Ьс12)(а — ¿х,)1 ЬЦ-

— (2Ьсх2 — 2ас — Ьс12) аЬ~2. (26)

Первые три слагаемых в формуле (20) представляют собой движущую силу (статическая составляющая), остальные — данамическую составляющую.

Установленные закономерности процессов функционирования режуще-отрывного рабочего органа положены в основу разработки математических моделей соответствующих агрегатов системы ЭВМ.

Принципы построения математических моделей и алгоритмов моделирования агрегатов системы ЗВМ

В соответствии с концептуальной моделью система ЗВМ представлена семью агрегатами А\..Лт, формализующими ее механизм, и фиктивным агрегатом Л0, формализующим внешнюю среду. Часть сигналов, передаваемых агрегатом А0 другим агрегатам системы, является величинами детерминиро-

ванными, другие же — случайными. Источником случайных сигналов служит неоднородный забой, представленный горными породами с резкопеременными свойствами.

Случайное распределение вмещающих пород и твердых включений в массиве как по количеству, так и по их размерам, приводит к случайному изменению во времени нагрузок па режуще-отрывный рабочий орган и абразивного воздействия на алмазный режущий диск. При резании диском и отрыве надщелевых целиков контакт рабочего органа происходит одновременно с несколькими различными по своим характеристикам компонентами массива, что отражается на мгновенном значении нагрузок. Величина мгновенного значения нагрузки может быть определена, таким образом, с помощью некоторых средневзвешенных но дуге контакта рабочего органа с массивом показателей физико-механических свойств разрушаемых пород. В качестве таких показателей приняты: контактная прочность Рк, абразпвность а при резании горных пород, сопротивляемость породы растяжению (изгибу) о„ при ¡разрушении отрывом.

Изменение мгновенного значения нагрузки на рабочем органе по мере его перемещения вдоль неоднородного забоя учитывается имитацией последнего на ЭВМ. На основе зарисовок, полученных для некоторой совокупности неоднородных забоев изучаемого месторождения, построена математическая модель, которая представляет собой матрицу кодов компонент забоя размером к X где / = хта^/Ах + 1; к = = Утах/Ду + 1. Матрица узловых точек сетки с шагом Ах и Ау по соответствующим осям имеет вид [В] = [Ьт, п]/!Г при 1 < т < к; 1 < п < ¡. Узловые точки принадлежат множеству С кодов компонент неоднородного забоя, т. е. С = = {с0, Сь ..., с,}.

Здесь с0 — код условной компоненты забоя, находящейся за пределами моделируемого сечения; ц — общее число компонент забоя.

Угол контакта рабочего органа с конкретной .компонентной неоднородного забоя определяется множеством М = = {М', М2, ...,М'} точек контакта периферии' диска радиусом Я с множеством компонент неоднородного забоя. Матрица точек контакта режущего диска с забоем в пределах 1-й вынимаемой полосы шириной Н = Я (1—соэ ф) имеет вид [М'] = [М1и}, г, при 1 < 1 < /; 1 < / < и. Здесь * = = Утах/Я+ 1; V = ср/Ау + 1; Ау —шаг квантования угла ко нтакта.

Принадлежность точки контакта М',у той или иной компоненте неоднородного забоя определяется с помощью процедуры, основанной на сравнении координат точки контакта с координатами узлов прямоугольника Ах X Ау, в котором она находится.

2*

19

Каждая компонента неоднородного забоя характеризуется множеством = {5Ь ..........5Ц) показателей физико-

механических свойств. В нашем случае и = 3. С учетом контакта рабочего органа с различными компонентами забоя средневзвешенный показатель свойств определяется матрицей, аналогичной предыдущим. При этом значение элемента матрицы находится по формуле

/^Лу/, (27)

¿=-1 / 1=х

О Л1> .

где 5 — значение физико-механической характеристики на дуге РАу1 взаимодействия рабочего органа с массивом.

В результате статистической обработки характерных зарисовок забоя установлено, что наилучшим образом фактическая картина распределения контактной прочности и абра-зивности пород с вероятностью 0,875 описывается логарифмически нормальным законом, поскольку в неоднородном забое преобладают компоненты с невысокими значениями физико-механических характеристик, и с вероятностью 0,125— равномерным законом. Что касается временного сопротивления пород одноосному растяжению (изгибу), то с вероятностью 0,625 имеет место распределение по закону Вейбулла и с вероятностью 0,375 — по равномерному закону. При этом в алгоритме программы используется генератор псевдослучайных чисел для выработки базовой последовательности равномерно распределенных на интервале [0,1] чисел.

Аналогичным образом с учетом структурных схем, наличия входных и выходных сигналов, имеющих детерминированную или случайную природу, а также технологических особенностей функционирования, разработаны математические модели и алгоритмы моделирования остальных семи агрегатов системы ЭВМ. Для большей наглядности алгоритмы функционирования всех агрегатов представлены в виде блок-схем.

Следует отметить некоторые особенности построения математических моделей режущего органа (агрегат А2) и гид-роотрывннка (агрегат Л3), связанные с трудоемкой вычислительной процедурой при определении скорости подачи режущего диска при постоянстве усилия подачи, расчетной толщины полотна диска у ступицы, усилия отрыва, жесткостей породного целика и рабочего элемента отрывника, а также допустимой толщины рабочего элемента отрывника по предельной нагрузке. При этом скорость подачи найдена с использованием трансцендентного уравнения, а для определения остальных параметров, перечисленных выше, были установлены упрощенные зависимости соответствующего вида путем

проведения машинного многофакторного эксперимента. Это позволило значительно сократить время и упростить процедуру моделирования процессов функционирования агрегатов на ЭВМ.

Параметрический синтез и промышленные испытания системы забой — выемочная машина

Анализ функционирования системы ЭВМ на основе разработанной имитационной модели, учитывающей характер изменения входных параметров, показал, что случайные значения средневзвешенных 'физико-механических свойств забоя приводят к случайному характеру изменения выходных параметров системы. Последние, являясь функциями случайных аргументов, могут иметь законы распределения, отличные от законов распределения исходных величии.

Так, при поступлении на вход системы нз внешней среды случайных средневзвешенных характеристик пород: контактной прочности и абразнвности, распределенных по логарифмически нормальному закону, и временного сопротивления односпому растяжению, распределенного по закону Вейбул-ла (рис. 6), на выходе системы параметры распределяются следующим образом: скорость подачи — по равномерному; мощность, удельные энергозатраты на разрушение, удельный расход алмазов и усилие отрыва — по логарифмически нормальному законам (рис. 7).

Параметрический синтез системы ЗВМ проведен на основе решения задачи оптимизации параметров, формализация которой сводится к формулировке в виде задачи математического программирования:

ех1г/-"и):

X 6= ХП (28)

ХП = ] X/9 (х) > (I, 4 (Л-) = 0|, где Т7 (.V) —целевая функция; X — вектор управляемых параметров; ХИ — область варьирования; ф (х) > 0, г1г (.V) =0 — ограничения типа неравенств и равенств.

В качестве обобщенной целевой функции, в наибольшей степени учитывающей внутренние свойства системы ЗВМ, структуру взаимодействия ее агрегатов между собой и внешней средой, характер и степень влияния входных параметров па выходные параметры системы, принят показатель удельных приведенных затрат, который имеет вид

Г Г 7,7—Шт

ЕпКх{У,)+ ^ игт (У))

т -1

(1 + /:„„)-т2 5 - ._Ш.

Т /•; - тт Г,,,, (} ;)

V V (2 (Ку)<м

1 = 1 п1 — \ Ь

где Жг — капитальные вложения, осуществляемые за период т; i/t-n — эксплуатационные издержки за период т; Q — производительность выемочной машины за период времени т; Е„ —нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; Т — принятый период оценки; тт — число изношенных алмазных дисков в т-й год эксплуатации выемочной машины; Т»„ — время работы ш-го алмазного режущего диска до полного износа; Yj—у'-н выходной параметр агрегатов системы.

Оценивая работу выемочной машины в течение одного года (Т = 1), произведем соответствующие преобразования и сведем критерии (29) к виду

= l (30)

(1 +ßun)m,naQ

Используя метод штрафных функции, преобразуем исходную задачу (28) с ограничениями к задаче без ограничений с последующим применением метода безусловной оптимизации. При этом новая целевая функция принимает вид Ф (х) = F (х) -f 0 (х), где 0 (а-) — функция штрафа, учитывающая нарушенные ограничения.

e (-V) = г, 2 min {П, ?г (*)}-' + /\ 2 ('¡f; Wr, (31) i-i j- i

где п и m — количества ограничений соответственно типа неравенств и равенств (28); Г\ и г2 — коэффициенты, подбираемые из условий точности и экономичности вычислений.

С использованием преобразованной целевой функции поиск оптимальных значений варьируемых параметров по критерию Sn выполнялся с применением метода сопряженных градиентов по стандартной программе безусловной оптимизации. При этом для сокращения объема вычислений и времени моделирования на основе многофакторного машинного эксперимента найдена упрощенная зависимость критерия Sn от входных независимых параметров и установлены наиболее существенные из них: радиус алмазного режущего диска R\ толщина открываемого породного целика #,; усилие подачи рабочего органа F„ и скорость резания Ограничениями служили верхний и нижний пределы варьирования этих параметров, т. е. 0,3 м < R < 0,6 м; 0,2 м < Нл < 0,5 м; 1 кН< с F п< 7 кН; 30 м/с < Vp < 60 м/с, а также М = Зм — мощность вынимаемого слоя; L < 15 м — длина лавы; N < <160 кВт — мощность главного двигателя; knor =10%-ный допустимый коэффициент потерь крпсталлосырья при комбинированном разрушении. При оптимизационных исследованиях в качестве характеристик неоднородного забоя приня-

ты оценки математических ожидании средневзвешенных значений контактной прочности Рк, абразивности а и временного сопротивления одноосному растяжению о„ полученные па этапе анализа функционирования системы.

В результате этих исследований установлено, что минимальное значение критерия оптимизации 5П равно 27,44 руб/ м 3, а оптимальные параметры при этом составили: = 0,5 м; На - 0,4 м; Рп = 6,0 кН; Ур = 45 м/с.

Адекватность имитационной модели системы ЭВМ реальной системе устанавливалась путем качественного и количественного сравнения зависимостей основных показателей, полученных в результате имитации системы с одной стороны и производственных испытаний — с другой. При этом в процессе производственных испытаний регистрировались основные показатели процесса комбинированного разрушения неоднородного забоя режуще-отрывным рабочим органом портальной выемочной машины «Кристалл».

Сравнение величин показателей и их зависимостей, полученных при машинных и натурных экспериментах, показывает их удовлетворительное качественное и количественное совпадение. Разница между расчетными и экспериментальны ми их значениями находится в пределах 15...25%, что с учетом случайного характера изменения характеристик внешней среды говорит о достаточной адекватности модели реальной системе.

Экономическая эффективность применения выемочной машины «Кристалл» определена по сравнению с базовым вариантом добычи кристаллосырья с использованием спеитех-пологин, применяемой на руднике Малышевского рудоуправления. При этом оценка производилась по двум направлениям: снижение трудоемкости работ при добыче за счет механизации основных забойных процессов; повышение сохранности кристаллосырья и его качества при добыче.

Экономический эффект от снижения трудоемкости добычи кристаллосырья рассчитывался но известной методике, применяемой в горнодобывающей отрасли, и составил З1 — =10148 руб. в год. Для определения дополнительного экономического эффекта от снижения потерь кристаллосырья п повышения его качества разработана специальная методика, базирующаяся па фактически достигнутых результатах при использовании выемочной машины «Кристалл».

Согласно этой методике дополнительный эффект рассчитывался но формуле

•У.. И<"Чк- 14,.. (.,;2)

Ь \к2 *

где В2 — годовой добычи кристаллосырья с использованием выемочной машины; р — плотность руды; а — удельный вы-

ход кристаллосырья; Ь — расход сырья на один карат готовой продукции; ки к2 — коэффициенты, учитывающие соответственно увеличение выхода кристаллосырья и повышение его качества при новой технологии; Скар — стоимость одного карата готовой продукции.

По результатам опытной эксплуатации выемочной машины «Кристалл» и данным геологической службы Малышев-ского рудоуправления применение новой технологии позволило увеличить выход кристаллосырья на 10% (/¿1 = 1,1) и повысить его качество на 20% (¿2 = 0,8).

С учетом значения В2, полученного в процессе оптимизационных исследований, величина дополнительного экономического эффекта составила 95204 руб. в год и общий экономический эффект от внедрения выемочной машины «Кристалл» для добычи кристаллосырья при оптимальных значениях ее параметров равен Э = Эх + Э2 = 105352 руб. в год. При этом основная доля экономического эффекта получена за счет увеличения выхода (снижения потерь) кристаллосырья и повышения его качества.

Перспективы дальнейшего внедрения результатов исследований заключаются в полной мехаипзацп добычи кристаллосырья. При этом добычные забои в мощных участках кри-сталлосодержащих руд должны быть оснащены выемочными машинами типа «Кристалл», а забои с жилами малой мощности — шпуровыми гидроотрывниками различных модификаций, которые можно использовать в качестве ручного инструмента, а также устанавливать их на распорных колонках плп на самоходных базовых машинах с манипуляторами. Разработанный в диссертации проблемно-ориентированный комплекс, содержащий необходимое программное обеспечение для проектирования выемочных машин с комбинированными исполнительными органами режуще-отрывного действия является основой САПР систем класса забой — выемочная машина.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано теоретическое обобщение и решение крупной научной проблемы, заключающейся в обосновании параметров п создании режуще-отрывных органов машин для добычи кристаллосодержащих руд при высокой степени сохранности п повышенном качестве кристаллов из мощных участков, характеризующихся существенной неоднородностью физико-механических свойств кристаллосодержащих руд, вмещающих пород н породных включений.

1. Существующие и используемые в настоящее время средства механизации и технология добычи кристаллосырья, ориентирующиеся на применение буровзрывных работ и руч-

ного труда, не отвечают современным требованиям к сохранности кристаллосырья при добыче, производительности, безопасности и комфортности труда забойных рабочих.

Перспективным направлением развития механизации добычи кристаллосырья из мощных участков следует считать создание выемочных машин с комбинированными режуще-отрывными рабочими органами, способными эффективно разрушать крнсталлосодержащпе руды, вмещающие породы и включения крепостью до 14 и обеспечивать при этом сохранность кристаллосырья па уровне 90% при одновременном повышении их качества.

2. На стадии проектирования разработка новых средств механизации сопряжена с проведением большого объема вычислительных н экспериментальных работ. Системный характер функционирования выемочной машины с комбинированным режуще-отрывным рабочим органом, состоящей из нескольких функциональных элементов, взаимодействующих между собой и внешней средой в процессе работы, требует адекватного методического подхода к их исследованию и созданию. Таким подходом является представление исследуемого объема в виде сложной агрегатнвной системы забои — выемочная машина, состоящей из отдельных агрегатов, причем каждый агрегат функционирует в соответствии со своими математической моделью и алгоритмом, имитируя работу конкретного функционального элемента реальной системы.

3. Изучен механизм взаимодействия единичного алмазного зерна и алмазного режущего диска с породой и установлены закономерности функционирования режущего органа, позволившие определить взаимосвязь между его конструктивными, режимными, силовыми и энергетическими параметрами с учетом сложного нагружения режущего диска при совместном действии сосредоточенных, распределенных, постоянных по величине и циклически изменяющихся во времени нагрузок в плоскости диска и перпендикулярно к ней, определяющих его напряженное состояние.

4. Обоснованы расчетные схемы для определения усилия отрыва надщелевого породного целика и выбора толщины рабочего элемента гидроотрывника из условия прочности при циклическом его нагруженин с использованием метода конечных элементов (МКЭ), позволившего изучитьнапряженное состояние массива в окрестности щели и надщелевого целика и рабочего элемента отрывника при заданной интенсивности нагрузки, равномерно распределенной по серповидной поверхности контакта рабочего элемента с породным целиком, при этом для определения взаимной деформации контактирующих тел введено понятие и установлена величина жесткости системы отрывник — породный целик и влияние на нее схемы установки рукоятки рабочего органа на выемочной машине.

5. Выбран а н обоснована гидравлическая схема импульсного гндроотрывппка н изучены динамические процессы, происходящие в нем в период рабочего и холостого ходов, установлены фазовые траектории рабочего элемента отрывппка, продолжительное 1Ь цикла, производителыюсп. разрушении отрывом, силовые и энергетические параметры гндроотрывппка, включающие наибольшее усилие, реализуемое последним без потери устойчивости работы выемочной машины при полной остановке рабочего элемента отрывпика на этапе деформации породного целика.

С. Разработана па основании характерных зарисовок статистическая модель внешней среды — неоднородного забоя, представляющая собой матрицу кодов отдельных составляющих компонент забоя: слюдптовых жил п вмещающих пород, представленных тальковыми, хлоритовыми и актпполитопимн сланцами с включением диоритов, серпентинитов и плагиоклазов, с крепостью от 3 до 14. В качестве обобщенных характеристик разрушаемого забоя приняты средневзвешенные контактная прочность и абразпвность при резании и временное сопротивление растяжению (изгибу) при отрыве, являющиеся случайными величинами, законы распределения которых зависят от структуры забоя.

7. Разработаны математические модели п алгоритм моделирования семи функциональных элементов системы ЗВМ: механизма подачи; режущего органа; гндроотрывннка; устройства для подрезки массива; ковшового грузчика; механизма качания рабочего органа и механизма фронтальной передвижки выемочной машины, основанные на общих принципах построения и алгоритмизации процессов функционирования модулей — агрегатов и использующие логпко-дипампчеекпе описания в виде кусочно-линейных уравнений на шаге моделирования, характерные для кусочно-линейных агрегатов (КЛА), связанных между собой посредством определенных операторов и обменивающихся входными и выходными параметрами.

8. Проведена на основе разработанной имитационной модели параметрическая оптимизация системы с использованием метода сопряженных градиентов и показателя удельных приведенных затрат в качестве обобщенного критерия при технологических, конструктивных и режимных ограничениях типа равенств и неравенств. .В результате исследований установлены оптимальные значения следующих параметров: диаметр режущего диска — 1,0 м; усилие подачи —6,0 кН; толщина отрываемого целика породы — 0,4 м; скорость резания 45 м/с. При этом величина удельных приведенных затрат составила 27,44 руб/м3.

9. Результаты диссертационной работы переданы ряду научно-исследовательских и проектно-конструкторских орга-

низаций н использованы при разработке и создании экспериментальных и опытных образцов: проходческих комбайнов «Алмаз-1», «Алмаз-1 И» (Карагандинец-ПРА), 4ПП-6, 4ПГ1-6Б; выемочных машин «Кристалл-1», «Крнсталл-2», «Крп-сталл-3» и «Сланец»; ручных шпуровых гндроотрывнпков. Экономический эффект от внедрения результатов работы составил 105,4 тыс. руб.

Основное содержание диссертации опубликовано п следующих работах:

1. Алмазный инструмент дкя разрушения крепких горных пород/ Л. Ф. Кнчнгнн, С. II. Игнатов, Ю. И. Климов и др.—М.: Недра, 1980 — 159 с. 1

2. Климов Ю. И., Грибач В. А. Основы системного проектирования комбинированных исполнительных органов горных машпн//Учебн. пособие. — Караганда: КарПТИ, 1939.—74 с.

3. Результаты экспериментальных работ по созданию породопроходче-ского комбайна для пород крепостью свыше 4-х гю шкале проф. М. М. Протодьяконова/А. Ф. Кнчпгпн, С. Н. Игнатов, Л. Д. Салтанов, Ю. И. Климов //Материалы объединенного заседания Секции п Совета при головном институте ЦПИ1 [подземшахтострой,— М.: 1905,—С. 19— 1'5. ДСП.

4. Стендовые испытания исполнительного органа иородонроходческо-го комбайна «Алмаз-Ь/А. Ф. Кичпгпн, А. Д. Салтанов, 10. И. Климов и др.//Изв. вузов. Горный журнал.—19G5, № 5. С. 52—55.

5. Аналитические исследования оптимальных режимов работы диска, армированного алмазными сегментами при резании карагандинских песчаников/А. Ф. Кичнгпн, С. II. Игнатов, В. Ф. Бабкин, ¡O. И. Климов//Изв. вузов. Горный журнал.—1966, № 6. С. 56—62.

6. Исследование процесса резания карагандинских песчаников дисками, армированными пмпрегнированными алмазными сегментами/А. Ф. Кн-чигин, С. Н. Игнатов, Ю. И. Климов и др.//Разрушенне горных пород механическими способами: Сб. трудов.— М.: Наука, 1966. С. 153—160.

7. Механизм разрушения и исследование сил при резании песчаников единичным алмазным зерном/А. Ф. Кичнгпн, 10. II. Климов, С. Н. Игнатов и др.//Материалы III Координ. совет, по бурению шпуров и скважин.— Фрунзе: Клим, 1968,—С. 52—56.

8. Кичигин А. Ф„ Игнатов С. Н., Климов 10. И. Особенности работы алмазного инструмента пои резании горных пород//Изв. вузов. Горный журнал,—1968, № 2. С. 76—80.

9. Режим работы гидромуфты в приводе исполнительного органа по-родопроходческого комбайна «Алмаз-1 »/Л. Ф. Кичнгпн, А. Д. Салтанов, 10. И. Климов и др.//Гпдравлическпе машины. Вып. 2,— Киев: Техника, 1968,—С. 85—90.

10. Об оптимальном соотношении между скоростями подачи и резания при разрушении песчаника алмазным диском/А. Ф. Кичпгпн, С. Н. Игнатов, 10. И. Климов и др.//Изв. вузов. Горный журнал,—1969, № 4. С. 101 — 103.

11. Кичигин А. Ф., Климов Ю. И., Игнатов С. Н. Величина усилия подачи при резашш песчаника алмазным диском//Изв. вузов. Горный журнал,—1970, № 3. С. 61—68.

12. Климов Ю. М. Классификация исполнительных органов породопро-ходчеекпх комбайнов с алмазным рабочим инструментом.//Мат. I Обл. конф. мол. учен,—Караганда: КарПТИ, 1969,— С. 106—107.

13. Кликой Ю. И. Некоторые основные направления исследований в области повышения эффективности использования алмазного породоразру-

шающего пнструмента//Совершенствоваш1С методов разработки и создание средств комплексной механизации выемки угольных пластов,—Караганда: КарПИ, 1972,-С. 131-136.

14. Шахтные испытания экспериментального проходческого комбайна с алмазным диском и гидравлическим отрыышком/В. Д. Ярема, 10. И. Климов, В. А. Атаманов и др.//Совсршенствовапне методов разработки и создание средств комплексной механизации выемки угольных пластов,—Караганда: КарГИИ, 1972,—С. 148—150.

15. Кичигин А. Ф., Игнатов С. Н., Климов Ю. 1!. Определение фактического числа алмазных зерен, участвующих в резашш//Изв. вузов. Горный журнал.—1972, Л» ¡0. С. 63—66.

1С. Кичигин А. Ф., Климов Ю. И., Игнатов С. Н. Алмазный инструмент в породонроходческих комбапнах//Сштгетпческпе алмазы в промышленности—Киев: Наукова думка, 1974,—С. 317—322.

17. Климов 10. И. Вопросы создания и исследования нового алмазного режущего инструмента для иородопроходческнх комСайнов//С|штетич^скпе алмазы —ключ к техническому прогрессу. Ч. 2—Киев: Наукова думка, 1977,—С. 215-222.

18. Научные основы и перспективы создания проходческих комплексов па базе проходческих комбайнов с дисковыми исполнительными органами/Г. Г1. Половнеь, 11. А. Эйдельшюйп, В. А. Бреннер, Э. Б. Шмидт, Ю. И. Кл1шов//Комплексная механизация подомной добычи угля.— М.: ИГД им. А. А. Скочипского, 1975.— С. 51—55.

19. Совершенствование алмазного инструмента с прерывистой рабочей повер.хностыо/Ю. 11. Климов, В. А. Прохоровскнй, С. С. Сагпнтаев и др.—Караганда: 1974,— 8 е.—Деп. в ЦНИЭИуголь, № 263.

20. Бреннер В. А., Климов Ю. И., Деревииский Л. И. Определение напряжений и режущем диске при выборе его геометрических парамет-ров//Изв. вузов. Горный журнал.—1976, № 6.— С. 58—63.

21. Климов Ю. И., Ященко В. А. Научные основы исследовании и создания исполнительных органов с алмазными режущими дисками п гидравлическими отрывнпками//Совершенствованне технологии, средств механизации и автоматизации работ по добыче полезных ископаемых: Тез. респ. науч.-техн. конф.— Караганда: КарПТИ, 1976 ,С. 25—26.

22. Климов Ю. И., Ященко В. А. Исследование работы импульсного привода отрывипка дискового исполнительного органа.— Караганда: 1976,—9 с,—Деп. в ЦНИЭИуголь, Л1> 570.

23. Климов Ю. И., Ященко В. А., Батраков А. В. Дисковые исполнительные органы горных комбайнов//Мехапизацпя горных работ: Меж-пуз. сб. науч. тр. Вып. 2,—Кемерово: КузПН, 1978.— С. 82—88.

24. Исследование и оптимизация параметров комбинированного механического разрушения горных пород алмазным резанием п импульсным от-рывом/Ю. И. Климов, В. А. Ященко, А. В. Батраков и др.//Теорпя н практика разрушения углей и горных пород.— М.: ИГД им. А. А. Скочнн-ского, 1978,—С. 74.

25. Климов Ю. И. Изыскание конструкции исполнительного органа проходческого комбайна с алмазным инструментом с учетом вопросов взрывобезопаспостп//Научно-техпическпй прогресс в области механизации подземных горных работ: Тез. докл. респ. конф.—Алма-Ата: ИГД АН Каз.ССР, 1979,—С. 113—115.

26. Шахтные испытания выемочной машины «Кристалл»/Ю. И. Климов, В. А. Ященко, А. В. Батраков и др.—Караганда: 1981,—8 е.—Деп. в ЦНИЭИуголь, № 1965.

27. Исследование условий безопасности применения в угольных шахтах породопроходчсского комбайна с алмазным инструментом/И. М. Трухни, М. М. Мукушев, Л. Д. Маркман, Ю. П. Климов и др.— Караганда: 1979.—24 е.—Деп. в ЦНИЭИуголь, № 1605.

28. Климов 10. И., Ященко В. А. Исследование параметров импульсного привода отрывипка горного комбайна/Дез. докл. И Всесоюз. науч.

конф. по шгерцнально-импульспым механизмам, приводам и устройствам,—Челябинск, 1977,—С. 127—128.

29. Климов Ю. И., Батраков Л. В., Ящснко В. Л. Гидравлический механизм подачи выемочной машины для добьнш крнсталлосодержащих руд//Бсснеппые системы подачи очистных комбайнов: Тез. Всссогаз. науч. -промзп. конф.— Тула, 1980,—С. 29.

30. К лимов Ю. II., Батраков Л. В., Серебряков П. В. Перспективы применения очистного комбайна с дисковым исполнительным органом пт-рывпого действия для добычи горючего сланца//'Гез. докл. VI Респ. науч.-техн. конф —Кохтла-Ярве, 1932,—С. 38—39.

31. Климов !0. П., Бакироз Ж. Б. Теоретические аспекты выбора параметров сложиснагружсниых режмцих дисков комбинированных исполнительных органон,—Караганда, 1983.-14 с,—Деп. в ЦНИЭИуголь, ЛЬ 2019.

32. Климоч Ю. П. Совершспствозанис механизации подземной разработки сложных рудных тел//Сог,орш'".хтвованне исполнительных органов горных машин,—Караганда: КарПТИ, 1982,— С. 31—3G.

33. Климов 10. П., Батраков Д. В., Полоснева Л1. Г. Влияние физико-механических свойств пород па выбор параметров разрушения массива//

овершспствовапне исполнительных органов горных машин.— Караганда: КарПТИ, 1982,—С. 55—60.

31. Клипов 10. !!. Фазовые траектории рабочего элемента гидроот-рывннка и период рабочего хода//П;;в. вузов. Горный журнал.—1981, ЛЬ 9,— С. 73—77.

35. Климов IO. И. Устойчивость проходческого комбайна с комбинированным режущ'мчпывным исполнительным оргапом//Пзв. bv^ob. Горный журнал,—1981, ЛЬ !0'. С. 72—77.

36. Клии-ов Ю. И., Грибач В. Д. Имитационное моделирование разрушении неоднородного :.пГюя импульсным отрывом//Тсз. докл. Всесоюз. науч. конф.— Караганда, 19S5.— С. -1G.

37. Климов ¡O. I!., Бакироп Ж. Б. Определение жесткости системы «отыспьк— породный пслнк»//Пзв. визов. Горный журнал.—1986, Л"? 12. С. Г0—03.

38. Методика расчета производительности выемочной машины с дисковым исполнительным органом с учетом параметров распределения горных пород в мощных участках сложного рудного тела/Ю. И. Климов, А В. Батраков, 3. С. Гриншпун и до.— Караганда, 1987.—28 с.— Деп. в КазНПННТП, ЛЬ 1001 — К.

39. Испытание выемочной машины «Кристалл» при разработке сложных рудных тсл/Ю. П. Климов, Б. С. Бердалин, И. П. Агафонов и др.// Машины ударного деист:-,!!:; дли горнодобывающей промышленности: Те-мат. сб. Караганда: КарПТИ, 1987.— С. 3—8.

40. Климов IO. И., Фирсов М. Ф. Износ алмазного дискового инструмента при рс.'пнни гсшых нород//П.ш. вузов. Горный журнал.—1989, ЛЬ. 1 С. 89—93.

11. Климов 10. П., Батраков Л. В., Бердалин Б. С. Средства механизации для безвзрывпого разрушения горных нород//Тез. докл. на I Сем. по угол, машнностр. Кузбасса.— Кемерово: СО ЛИ СССР, 1989. С. 55—М.

42. Климов 10. П., Батраков Л. В., Бердалин Б. С. Средства механизации разрушения горных пород с импульсными гпдроотрывннками//Тсо-ретнческие "и технологические аспекты создания и применения силовых импульсных систем: Тез. докл. на пауч.-практ. совет —Караганда: 1990,— С. 122—123.

13. Климов Ю. !!., Грибач В. Л. Имитационное моделирование и оптимизация параметров системы «забои — комбинированный исполнительный орган горной машпны»//'Гез. докл. на паучн.-практ. совет —Караганда: 1990,—С. МО—147.

4 1. Климов Ю. И., Батраков Л. В., Бердалин Б. С. Автоматизированный агрегат для разработки сложного рудного тсла//Электрифпкация ма-

шин и роботигацпя процессов добычи руд подземным способом: Тез. докл. на Респ. научп.-те.хн. конф.—Алма-Ата: 1990,—С. 42.

•,'5. КликзеЮ. П., Грнбач В. А. Построение имитационной модели забоя сложного рудного тслл//0птпмизацня режимов и параметров горных и стропгелмю-дорожных машин: Сб. научи, тр.—Караганда: КарПТИ, 19й9.—С. 20—21.

46. Моделирование процессоп разрушения пород ударными и алмазными исполнительным» оргапа.мп/А. Г. Лазуткин, Л. С. Ушаков, Ю. П. Кли.мсв, В. В. Нордии и др.//Динамика горных машин: Матер. Межд. конф. «Дннамаш-89».—• Гливнцс: Польша, 1991.—С. 71—80.

47. Климов Ю. И., Грибач В. А. Основы системного проектирования горных машин с комбинированными исполнительными органами//Надеж-iiocti, и качество горных машин и оборудования: Тр. Межд. межвуз. на-учн.-практ. конф,—М.: МГИ, 1991.—С. 41—45.

48. Bai'.iipos Ж. Б., Климов Ю. И. Зависимость усилия отрыва породного целика от параметров разрушення//Изв. вузов. Горный журнал.— 1991, Лз 12. С. G8—72.

49. Способ изготовления алмазного инструмента на твердосплавной связке для силового резания горных пород/Ю. И. Климов, В. В. Василев-скип, Л. В. Стихов н др.//Авт. спид. СССР № 212102, кл. 67 с, 1, 1968. Бюл. изобр. № 8.

50. Устройство для разрушения межщелсвого целика дисковым режущим органом горной машины/А. Ф. Кнчнпш, С. 11. Игнатов, Ю. И.Климов и др.//Авт. спид. СССР № 258209, кл. 5в, 25/18, 1970. Бюл. изобр. № 1.

51. Устройство для попорота стреловидного исполнительного органа проходческого комбайна с режущим диском/Г. П. Половпев, И. Т. Кравцов, А. Ф. Кичигпн, Ю. И. Климов и др.//Авт. свид. СССР № 291938, кл. Е 21с 27/21, 1971. Бюл. изобр. № 7.

Т2. Устройство для разрушения межщелевого целика дисковым режущим органом горной машины/А. Ф. Кичигпн, С. Н. Игнатов, Ю. И. Климов н др.//Авт. свид. СССР № 295876, кл. Е 21с 25/18, 1971. Бюл. изобр. № 8.

53. Режущий пиструмснт/А. Ф. Кнчнпш, В. Д. Ярема, С. П. Игнатов, Ю. И. Климов и др.//Авт. спид. СССР Л« 330974, кл. В 28d 1/12, 1972. Бюл. изобр. Л!' 9.

51. Пульсатор давления дискового исполнительного органа проходческого комбайна/Л. ф. Кнчнпш, С. И. Игнатов, В. Ф. Атамаиоп, Ю. И. Климов и др.//Авг. свид. СССР Лг 335390, кл. Е 21с 27/24, Е 21с 25/16, 1972. Бюл. изобр. Лв 13.

55. Устройство для контроля подачи охлаждающей жидкости/

A. Ф. Кнчнпш, С. II. Игнатов, 10. И. Климов и др.//Авт. свид. СССР ЛЬ 351073, кл. В 23с| 11/10, G 05 d 7.06, В 28d 7/02, 1972. Бюл. изобр. ЛЬ 28.

50. Ллма ный инструмент для обработки кампя/Ю. И. Климов, Л. В. Стихов, Л. II. Деревипскпи и др.//Авт. свид. СССР № 407;-28, кл. В 28d 1/04, 1975. Бюл. изобр. № 15.

57. Исполнительный орган проходческого комбайиа/Ю. П. Климов,

B. А. Яшснко, В. А. Прохоровскип и др.//Авт. свид. СССР ЛЬ 509720, кл. Е 21с 27/24, 1976. Бюл. изобр. ЛЬ 13.

5о. Исполнительный орган проходческого комбайпа/Г. Г1. Половпев, 10. И. Климов, В. Л. Прохоровскип и др.//Авт. свид. СССР ЛЬ 543749, кл. Е 21с 27/24, 1977. Бюл. изобр. № 3.

59 Исполнительный орган проходческого комбайпа/В. А. Прохоровскип, ÍO. И. Климов//Авт. свид. СССР ЛЬ 572568, кл .Е 21с, 27/21, 1977, Бюл. изобр. ЛЬ 34.

60. Режущий диск проходческого комбайпа/Г. П. Половпев, А. В. Барулин, Л. д! Маркман, 10. И. Климов и др.//Авт. свид. СССР ЛЬ 573590, кл. Е 25 с 27/24, 1977. Бюл. изобр. № 35.